(57)【要約】【課題】  高効率でＬＥＤの光を集光させ、照射領域内に色ムラ及び影を生じさせることのない照明ユニット及び照明装置を得る。【解決手段】  放物面２５ａからなる第１反射部２５と、第１反射部２５のさらに光出射側に、平板状の反射面２７ａを有する第２反射部２７とを備え、発光ダイオード１７からの第２反射部表面における光束とその陰影との境界線を第１の境界線とし、隣接する他の発光ダイオード１７からの光束とその陰影との境界線を第２の境界線としたときに、第２反射部２７の光出射側に突出する高さを、第１の境界線と第２の境界線が最初に公差する第２反射部表面上の点よりも高く設定した。【選択図】図７
2007073306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードを光源とした照明ユニットであって、
複数の発光ダイオードを基台に配設した発光部と、
前記発光部の光出射側に前記複数の発光ダイオードそれぞれに対応して設けられ、前記発光ダイオードの発光面が焦点位置となる放物面からなる第１反射部と、
前記第１反射部のさらに光出射側に、前記発光ダイオードからの光を光出射側に向けて反射する平板状の反射面を有する第２反射部と、
を備え、
前記第２反射部表面における前記第１反射部から出射された前記発光ダイオードからの光束とその陰影との境界線を第１の境界線とし、
前記第２反射部表面における前記発光ダイオードに隣接する他の発光ダイオードからの光束とその陰影との境界線を第２の境界線としたときに、
前記第２反射部の前記光出射側に突出する高さが、前記第１の境界線と前記第２の境界線が最初に公差する前記第２反射部表面上の点よりも高く設定されていることを特徴とする照明ユニット。
【請求項２】
前記第２反射部が、前記発光ダイオードを挟んで、前記発光ダイオードの並び方向に対して平行に一対配列されたことを特徴とする請求項１記載の照明ユニット。
【請求項３】
前記複数の発光ダイオードが複数列状に配列され、前記第２反射部が前記複数の発光ダイオード列の並び方向両外側で、前記発光ダイオード列内における発光ダイオードの並び方向に対して平行に一対配列されたことを特徴とする請求項１記載の照明ユニット。
【請求項４】
前記発光ダイオード列は、該発光ダイオード列内の前記第１反射部の配置ピッチが、隣接する発光ダイオード列間で互いに１／２ピッチだけ列方向にずれた千鳥配置であることを特徴とする請求項３記載の照明ユニット。
【請求項５】
前記発光ダイオード列とこれに隣接する他の発光ダイオード列との間で、各列間の発光ダイオードが互いに光出射方向に対して段差を有していることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の照明ユニット。
【請求項６】
前記第１反射部と前記第２反射部の反射面が、蒸着による鏡面のコーティング加工面であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか1項記載の照明ユニット。
【請求項７】
前記第１反射部と前記第２反射部の少なくともいずれかの反射面が、なし地状に形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の照明ユニット。
【請求項８】
前記発光ダイオードが、青色発光ダイオードと、該青色発光ダイオードからの青色光を黄色光に変換する蛍光体と、を有する白色発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項記載の照明ユニット。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項記載の照明ユニットと、
前記発光ダイオードを発光駆動するための電力を供給する駆動部と、
を備えたことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤを光源とした照明ユニット及びこれを備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の照明器具としては、蛍光灯や白熱電球、スポットライト等、種々のタイプの照明光源が利用されているが、照明光の中に被照射物の劣化を誘発する紫外線成分を含んでいたり、照明光源の発熱により、その設置に関しては制約が多かった。最近になり、発熱や消費電力の少ないＬＥＤ光源が注目され、また、高輝度な白色ＬＥＤも提供されるようになってから、一般照明用の照明器具にＬＥＤ光源を利用するものが増えつつある。この種の照明装置の一例が例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
ところが、ＬＥＤから得られる直接光の照射光分布は、指向性の高いものでも照射距離が長くなるにつれブロードとなり、照射領域が広がり過ぎて照度不足となる。図２７（ａ）にＬＥＤ８１を反射板を設けることなく単体で発光させたときの所定距離を隔てた面上における照度分布を示した。図示のように、所定距離だけ離れた面上では、ＬＥＤ８１を単体で発光させた場合、低い照度でブロードな光量分布となる。そのため、ＬＥＤ光源に反射板を設ける構成が多々提案されているが、いずれの反射板もＬＥＤ光源の側方や後方に向けられた光を前方に戻すのみで、必ずしも集光性の高い構成とはいえず、また、照射光分布もブロードであり、不要領域までを照らすことになっていた。このような状況から、必要十分な照度を得るためには高輝度の光源を利用し、照射領域を制限するにはルーバー等の遮光材により不要光をカットすることが一般的に行われている。
【０００４】
しかし、高輝度の光源は消費電力が高く、また、形状も大型化するため、照明装置の取り付けに際しての制約が多く適用範囲が限られていた。さらに、ルーバー等の遮光材は光利用効率を低下させる原因となり、依然として課題が多く残されていた。
【０００５】
一般に、照明用光源としては、高い照度でかつ平坦な照度分布を有する照明領域の得られる光源が求められている。そこで、図２７（ｂ）に示すように、ＬＥＤ８１の側方（或いは背面側等）に凹面状の放物面を有する反射板８３を設けることにより、ＬＥＤ８１からの光を、この反射板８３によって平行光化して光束密度を上げることができる。また、この反射板８３により、光の到達距離をある程度伸ばすことができる。しかながら、ＬＥＤ８１の側方に出射した光成分８５は反射板８３により偏向されるが、反射板８３に照射しなかった光成分８６は拡散しながら光路前方に進む。このため、光源全体として照度分布は反射板８３により照度アップが図られるが、依然としてブロードな分布を呈したままとなり、照明に必要となる高照度で平坦照度分布の照明領域が十分に得られない。また当然ながら、ＬＥＤ８１が１０゜程度の小さな照度角である場合には、反射板８３にＬＥＤ８１からの出射光が照射されずに、実質的に偏向に寄与しない成分が多くなり、照度の向上は望めない。
【０００６】
そこで本願発明者らは、ＬＥＤの出力を上げることなくＬＥＤからの光を高効率で集光し、高照度を得ることのできる新規な反射板を備えた照明装置を開発した（特願２００４−３４６５４３）。この照明装置の反射板によれば、ＬＥＤからの光を特定の範囲に集中して照射することができ、照射範囲内では、高い照度で照明することが可能となった。また、照射領域と非照射領域との境界が明瞭に分離する特性を有し、照射したくない領域を選択的に外して照明することも可能となった。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−０２１２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記した新規な反射板を備えた照明装置は、図２８に示すように、第１反射部８３ａが発光ダイオード８１からの光を光出射側に向けて略平行化して反射させ、第２反射部８３ｂが第１反射部８３ａに入射しなかった発光ダイオード８１からの光を光出射側に向けて略平行化して反射させることにより、高い照度で照度分布を均一にすることができる。
しかしながら、第２反射部８３ｂの表面には、第１反射部８３ａから出射された発光ダイオード８１からの光束とその陰影との境界線８７が現れる。この境界線８７は、隣接する他の発光ダイオード８１からの光束とその陰影とによっても同様に現れる。これら境界線８７同士に挟まれる領域は、公差点８８を頂角とした略三角形状の陰影（反射部からの照射光が少ない領域部）８９を形成する。この陰影８９が第２反射部８３ｂを越えて光出射側に落ちると（伝搬すると）、被照射対象物に照明光の色ムラＳ１や影Ｓ２が発生し、この結果、高品質な均一照明の妨げとなった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、高効率でＬＥＤの光を集光させると共に、近接して照明する場合であっても照射領域内に色ムラ及び影を生じさせることなく均質な照明光が得られる照明ユニット及び照明装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１）  発光ダイオードを光源とした照明ユニットであって、複数の発光ダイオードを基台に配設した発光部と、前記発光部の光出射側に前記複数の発光ダイオードそれぞれに対応して設けられ、前記発光ダイオードの発光面が焦点位置となる放物面からなる第１反射部と、前記第１反射部のさらに光出射側に、前記発光ダイオードからの光を光出射側に向けて反射する平板状の反射面を有する第２反射部と、を備え、前記第２反射部表面における前記第１反射部から出射された前記発光ダイオードからの光束とその陰影との境界線を第１の境界線とし、前記第２反射部表面における前記発光ダイオードに隣接する他の発光ダイオードからの光束とその陰影との境界線を第２の境界線としたときに、前記第２反射部の前記光出射側に突出する高さが、前記第１の境界線と前記第２の境界線が最初に公差する前記第２反射部表面上の点よりも高く設定されていることを特徴とする照明ユニット。
【００１０】
この照明ユニットによれば、第２反射部の高さが、第２反射部表面における第１反射部から出射された光束とその陰影との第１の境界線と、第２反射部表面における隣接する他の発光ダイオードからの光束とその陰影との第２の境界線との最初の公差点より高く設定されることで、この第２反射部に照射されずに生じる陰影が、第２反射部を越えて光出射側に落とす（伝搬する）ことなく第２反射部表面内で収まる。従って、陰影が光束と共に出射することで生じる照明光の色ムラや影が発生しなくなる。
【００１１】
（２）  前記第２反射部が、前記発光ダイオードを挟んで、前記発光ダイオードの並び方向に対して平行に一対配列されたことを特徴とする（１）項記載の照明ユニット。
【００１２】
この照明ユニットによれば、発光ダイオードから直接第２反射部へ入射した光が、発光ダイオードの並び方向に対して平行に一対配列された第２反射部における双方の反射面で集光されて照度が高められる。
【００１３】
（３）  前記複数の発光ダイオードが複数列状に配列され、前記第２反射部が前記複数の発光ダイオード列の並び方向両外側で、前記発光ダイオード列内における発光ダイオードの並び方向に対して平行に一対配列されたことを特徴とする（１）記載の照明ユニット。
【００１４】
この照明ユニットによれば、発光ダイオードから直接第２反射部へ入射した光が、一対の第２反射部における双方の反射面で集光されて照度が高められる。
【００１５】
（４）  前記発光ダイオード列は、該発光ダイオード列内の前記第１反射部の配置ピッチが、隣接する発光ダイオード列間で互いに１／２ピッチだけ列方向にずれた千鳥配置であることを特徴とする（３）記載の照明ユニット。
【００１６】
この照明ユニットによれば、第１反射部の配置が、隣接する発光ダイオード列間で千鳥配置となることで、第１反射部同士を近接位置に配置することができ、第１反射部から出射される光の照射されない陰影が小さくなり、この陰影による照明光の色ムラや影の発生が抑制される。
【００１７】
（５）  前記発光ダイオード列とこれに隣接する他の発光ダイオード列との間で、各列間の発光ダイオードが互いに光出射方向に対して段差を有していることを特徴とする（３）又は（４）記載の照明ユニット。
【００１８】
この照明ユニットによれば、隣接する一方の発光ダイオードの段差（光出射方向の反対側へ引っ込む方向の段差）によって、頂角を挟む一方の辺部である境界線（例えば第１の境界線）が発光ダイオード側へと平行移動され、第２反射部の表面に形成される第１の境界線と第２の境界線とに挟まれる略三角形状の陰影が縮小される。即ち、陰影が小さくなることで、照明光の色ムラや影の発生が抑制されることとなる。
【００１９】
（６）  前記第１反射部と前記第２反射部の反射面が、蒸着による鏡面のコーティング加工面であることを特徴とする（１）項〜（５）項のいずれか1項記載の照明ユニット。
【００２０】
この照明ユニットによれば、反射面が、蒸着によるコーティング加工、例えばスパッタリングメッキによって仕上げられる。スパッタリングメッキの工程は、専用プライマーによるベースコートの塗布、真空中でのアルミ蒸着、アルミ蒸着面へのウレタンクリアーコートからなり、樹脂製品の放物面など複雑な被着面に対しても、均一な鏡面形成が可能となり、高反射率の反射面が形成可能になる。
【００２１】
（７）  前記第１反射部と前記第２反射部の少なくともいずれかの反射面が、なし地状に形成されたことを特徴とする（１）項〜（５）項のいずれか１項記載の照明ユニット。
【００２２】
この照明ユニットによれば、なし地状の光反射面によって反射された光が、巨視的に見れば鏡面反射となるが、微視的に見れば拡散して反射され、その結果、分散して色分離された異なる周波数（波長）成分の光が混合される。
【００２３】
（８）  前記発光ダイオードが、青色発光ダイオードと、該青色発光ダイオードからの青色光を黄色光に変換する蛍光体と、を有する白色発光ダイオードであることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１項記載の照明ユニット。
【００２４】
この照明ユニットでは、青色発光ダイオードから出射された青色光が蛍光体に吸収されると、蛍光体は黄色光を発し、この黄色光と吸収されなかった青色光が混ざって、発光ダイオードからの出射光が白色光となる。
【００２５】
（９）  （１）項〜（８）項のいずれか１項記載の照明ユニットと、前記発光ダイオードを発光駆動するための電力を供給する駆動部と、を備えたことを特徴とする照明装置。
【００２６】
この照明装置によれば、商用電力が駆動部へ供給されることで、駆動部が発光駆動に必要な駆動電力を発光ダイオードへ供給し、発光ダイオードが省電力でありながら、高い照度でかつ均一な照度分布で発光される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る照明ユニットによれば、放物面からなる第１反射部と、平板状の反射面を有する第２反射部とを備え、第２反射部表面における第１反射部から出射された発光ダイオードからの光束とその陰影との境界線を第１の境界線とし、第２反射部表面における隣接する他の発光ダイオードからの光束とその陰影との境界線を第２の境界線としたときに、第２反射部の高さを、第１の境界線と第２の境界線が最初に公差する第２反射部表面上の点よりも高く設定したので、第２反射部に照射されないことで、この第２反射部に生じる陰影を、第２反射部を越えて光出射側に落とすことなく収容でき、陰影が光束と共に出射することで生じる照明光の色ムラや影の発生を防止できる。この結果、高品質な均一照明を行うことができる。
【００２８】
本発明に係る照明装置によれば、前述の照明ユニットと、発光ダイオードを発光駆動するための電力を供給する駆動部とを備えたので、商用電力を駆動部へ供給することにより、省電力でありながら、高い照度で均一な照度分布が得られ、しかも、色ムラ及び影のない照明光を独立した当該単体装置で照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る照明ユニット及び照明装置の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る照明装置の第１実施形態を示す全体構成図である。
本発明に係る第１実施形態の照明装置２００は、照明ユニット１００と、駆動部１１とを有して構成されている。
駆動部１１は、照明ユニット１００に発光駆動電力を供給するものであり、例えばフルレンジトランス等を用いることができる。駆動部１１は商用電源に接続し、商用電源からの例えばＡＣ１１０Ｖ〜２２０Ｖ、５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ等の電力を、ＤＣ１２Ｖ（ＤＣ６ＶやＤＣ２４Ｖ等の任意の電圧、或いは交流であってもよい）の駆動電圧に変換して照明ユニット１００に供給する。
【００３０】
照明ユニット１００は、後板１５と、多数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）１７を基台である配線基板１９上に直線的に配設した発光部２１と、反射鏡部材２３とを有して構成されている。後板１５は、反射鏡部材２３との間に配線基板１９を挟み込んで反射鏡部材２３に着脱自在に組み付けられる。
【００３１】
ＬＥＤ１７は、青色発光ダイオードと、この青色発光ダイオードからの青色光を黄色光に変換する蛍光体とを有する。これにより、ＬＥＤ１７では、青色発光ダイオードから出射された青色光が、蛍光体に吸収されると、蛍光体が黄色光を発し、この黄色光と吸収されなかった青色光とが混ざって、出射光が白色光となる。
【００３２】
図２に照明ユニットの側面図（ａ）、下面図（ｂ）、図３に照明ユニットの分解斜視図を示した。
照明ユニット１００は、図２（ａ）に示すように、反射鏡部材２３に後板１５を組み付けた状態で高さＨを有する。高さＨは、本実施形態においては概ね２０ｍｍ程度であり、発熱電球や蛍光灯等を光源として用いた場合と比較して大幅に薄型化されている。なお、高さＨは、小さすぎると反射鏡部材２３の偏向特性が損なわれ、大きすぎると設置スペースを要して本照明ユニット１００の配置自由度が高められない。そのため、高さＨは１５〜３０ｍｍ程度、特に２０〜２３ｍｍ程度にすることが望ましい。
【００３３】
反射鏡部材２３は、長尺板状の取付基部２４（図３参照）と、図２（ｂ）に示すように、取付基部２４に接続され、中心位置に開口を有し光出射側が解放側となる放物面からなる反射面（放物面鏡）２５ａを複数個（本実施形態においては合計１６個）形成した第１反射部２５と、第１反射部２５のさらに光出射側に設けられ、放物面鏡２５ａの並び方向に平行な平板状の反射面（平面板鏡）２７ａを形成した第２反射部２７とを一体に有する。第２反射部２７は、放物面鏡２５ａの並び方向とは直交する方向に平面板鏡２７ａが一対形成されたもので、並び方向両脇は、第１反射部２５の放物面鏡を延長した放物面壁２７ｂで接続されている。反射鏡部材２３は、射出成形により一体成形された樹脂成形品であって、少なくとも第１反射部２５と第２反射部２７の光反射面にはメッキ法やアルミ蒸着法等による鏡面のコーティング加工が施されている。また、光反射面としては、これに限らず、他の常套手段が利用可能である。
【００３４】
第１反射部２５と第２反射部２７の反射面（放物面鏡２５ａ、平面板鏡２７ａ）は、蒸着によるコーティング加工、例えばスパッタリングメッキによって仕上げられる。スパッタリングメッキの工程は、専用プライマーによるベースコートの塗布、真空中でのアルミ蒸着、アルミ蒸着面へのウレタンクリアーコートからなり、樹脂製品の放物面など複雑な被着面に対しても、均一な鏡面形成が可能となり、高反射率の反射面が形成可能になる。
【００３５】
後板１５は、図３に示すように、縦断面が“く”の字状の傘部２９と、傘部２９の内側面に配線基板１９の背面側を支持するリブ３０と、傘部２９の長手方向の複数箇所（本実施形態においては５箇所）に反射鏡部材２３と係合するロック爪３１が配設されてなる。ロック爪３１は、図中上下一対の縦断面が“コ”の字状のフック形状に形成されている。
【００３６】
配線基板１９は、例えばプリント基板であり、反射鏡部材２３側に長手方向に沿って個々の放物面鏡２５ａに対応して複数個（ここでは１６個）のＬＥＤ１７が直線状に実装されている。そして、配線基板１９の一端側からはリード線３３が引き出され、駆動部１１（図１参照）に接続されている。配線基板１９は、片面実装モジュールのために、障害発生時に問題点を発見し易く、メンテナンス性に優れた安全なモジュールである。
【００３７】
反射鏡部材２３は、長尺平板状に形成された取付基部２４の両端に照明ユニット１００の固定用のブラケット３７が形成されており、取付基部２４の図３における上下方向に、後板１５のロック爪３１が係合する係合部３９を設けてある。係合部３９は、配線基板１９を後板１５とで挟み込み、後板１５のロック爪３１とのスナップアクションにより脱着自在に組み合わせられる。
【００３８】
反射鏡部材２３、配線基板１９、後板１５を組み合わせたとき、第１反射部２５の放物面鏡の焦点位置にＬＥＤ１７の発光面が位置することになる。これはつまり、反射鏡部材２３には、配線基板１９表面に当接する面が離散的に配置されており、この当接面を、ＬＥＤ１７の発光面が放物面鏡の焦点位置となる高さに形成している。また、配線基板１９が反射鏡部材２３に形成された基板収容位置に納まる際、後板１５のリブ３０は、この当接面に配線基板１９を押圧するようにその高さが設定されている。
【００３９】
従って、反射鏡部材２３、配線基板１９、後板１５を単に組み合わせるだけで、放物面鏡の焦点位置とＬＥＤ１７の発光面の位置が簡単にして高精度で一致することになる。この構成により、例えばねじ等の締結手段を用いることなく簡単に組み付けでき、部品点数を減らして、組立や調整のための工程を軽減でき、生産性の向上が図られる。
【００４０】
次に、上記構成の照明ユニット１００に対する光学的特性について説明する。
図４は図２に示す照明ユニットのＡ−Ａ断面図である。
照明ユニット１００の反射鏡部材２３は、第１反射部２５と第２反射部２７とが連続して形成されており、第１反射部２５の基端部には、ＬＥＤ１７の発光面を放物面鏡２５ａの焦点位置に配置させるための開口４１が設けてある。第１反射部２５の放物面鏡２５ａは、ＬＥＤ１７の発光面を焦点位置とする放物面からなる反射面を有しており、ＬＥＤ１７からの光を光出射側に向けて巨視的には略平行化して反射する。
【００４１】
また、第２反射部２７は、第１反射部２５のさらに光出射側に設けられ、放物面鏡２５ａの配列方向、即ち、ＬＥＤ１７の配列方向に対して平行に配置された平板状の平面板鏡２７ａを有している。そして、第１反射部２５に照射されなかったＬＥＤ１７からの光を受けて、光出射側に向けて略平行化して反射する。第１反射部２５は、予め定められた反射面領域Ｍ１を有し、第２反射部２７は、反射面領域Ｍ１に連続して予め定められた反射面領域Ｍ２を有するために、巨視的には、第１，第２反射部２５，２７によって反射された光は、大きな光量の平行光となって被照明物に照射されることになる。
【００４２】
平面板鏡２７ａのＬＥＤ１７の光軸に対する傾斜角度は、第１反射部２５に照射されなかったＬＥＤ１７からの光束が平行光化する角度に設定される。本実施形態の場合は、ＬＥＤ１７の光軸に対して２０゜〜２７゜の範囲で傾斜角度が設定されている。
【００４３】
ここで、ＬＥＤ１７は、例えば１２０°等の広い照度角を有しており、出射した光のうち、側方へ向いて出射した光成分が増加しても、第１反射部２５、第２反射部２７に捕らえられて、平行光化に寄与する割合が高くなる。これにより、照度分布の均一化効果が一層高められる。
【００４４】
次に、照明ユニット１００による照度分布について説明する。
図５は照明ユニットによる照度分布を示すグラフを示した。
図５に示すように、ＬＥＤ１７から直接的に照射される光成分と、第１反射部２５、第２反射部２７による反射を伴って到達した光成分からなる範囲Ｗ１における光量は、他の領域と比較して、その境界が明瞭に現れている。これは、範囲Ｗ１内に集光されて、かつ光束が略平行光とされ、放射照度が高い状態になっているためである。
【００４５】
図６は相対分光分布の相対強度と波長との相関を表したグラフである。
また、相対分光分布は、４５０〜４８０ｎｍの波長領域の光が高強度に得られる他、５６０ｎｍ付近の波長領域の光が得られる。ここで、４４０ｎｍ付近の鋭い発光ピークが青色発光ダイオードからの放射光で、５６０ｎｍ付近にあるブロードなピークが蛍光体からの発光である。また、この分光分布では、昆虫の好む３６５ｎｍ〜４１０ｎｍ間の波長域の光を含まないので、蛾や蚊等の害虫が寄りにくい照明装置２００を実現することができる。
【００４６】
次に、第２反射部の突出高さについて説明する。
図７は第２反射部の光出射側に突出する高さを表す断面図、図８は図７の高さＨＭに設定された第２反射部を有する照明ユニットによって照射される照射面を表した模式図、図９は（ａ）に本発明、（ｂ）に比較例の照射光を模式的に表した説明図である。
ところで、照明ユニット１００は、第２反射部２７の光出射側に突出する高さＨＭが所定の高さに規定されている。即ち、図７に示すように、高さＨＭは、第２反射部２７の表面（平面板鏡２７ａ）における第１反射部２５から出射されたＬＥＤ１７からの光束とその陰影との境界線を第１の境界線４５とし、第２反射部２７の表面（平面板鏡２７ａ）におけるＬＥＤ１７に隣接する他のＬＥＤ１７からの光束とその陰影との境界線を第２の境界線４７としたときに、第２反射部２７の光出射側に突出する高さＨＭが、第１の境界線４５と第２の境界線４７とが最初に公差する第２反射部２７表面上の点４９の高さＨＳよりも高く設定されている。
【００４７】
換言すれば、第２反射部２７の光出射側に突出する高さＨＭは、第１反射部２５から出射するＬＥＤ１７からの光束が、第２反射部２７に照射されないことで、この第２反射部２７に生じる陰影５１を、図８に示すように、第２反射部２７を越えて光出射側に落とすことなく収容できる高さＨＭに設定されている。
【００４８】
図９（ａ）に示すように、第２反射部２７の高さＨＭが、このような値に規定されることで、ＬＥＤ１７からの光束が第２反射部２７に照射されないことで発生する第２反射部２７における陰影５１は、第２反射部２７の表面内で収まり、第２反射部２７を越えて光出射側に落とされて、伝搬することがなくなる。これにより、光の分布を不均一にする陰影５１の影響が低減され、高品質な均一照明光が得られる。
一方、図９（ｂ）に示すように、第２反射部の高さＨＭが上記規定範囲を外れたり、図９（ｃ）に示すように第２反射部が存在しない場合には、陰影５１が光束５３と共に出射することで、照明光の色ムラや網目状の影５１ａが発生し、その結果、ムラのある不均一な照明光となる。
【００４９】
また、本実施の形態による照明ユニット１００は、第２反射部２７が、図４に示したように、ＬＥＤ１７を挟んで、ＬＥＤ１７の並び方向に対して平行に一対配列されている。これにより、ＬＥＤ１７から直接第２反射部２７へ入射した光が、一対の第２反射部２７、２７における双方の平面板鏡２７ａ、２７ａで集光されて高い照度が得られるようになっている。
【００５０】
従って、この照明ユニット１００によれば、放物面鏡２５ａを有する第１反射部２５と、平面板鏡２７ａを有する第２反射部２７とを備え、第２反射部２７表面の高さＨＭを、第１の境界線４５と第２の境界線４７が最初に公差する第２反射部表面上の点４９よりも高く設定したので、第２反射部２７に照射されないことで、この第２反射部２７に生じる陰影５１を、第２反射部２７を越えて光出射側に落とすことなく収容でき、陰影５１が光束５３と共に出射することで生じる照明光の色ムラや影５１ａの発生を防止できる。この結果、高品質な均一照明光５５を得ることができる。
【００５１】
また、照明ユニット１００を備えた照明装置２００によれば、ＬＥＤ１７を発光駆動するための電力を供給する駆動部１１を備えたので、商用電力を駆動部１１へ供給することにより、省電力でありながら、高い照度で均一な照度分布が得られ、しかも、色ムラ及び影のない照明光を独立した当該単体装置で照射することができる。
【００５２】
さらに詳しくは、第１反射部２５がＬＥＤ１７からの光束を光出射側に向けて略平行化して反射し、第２反射部２７が第１反射部２５に入射しなかったＬＥＤ１７からの光束を光出射側に向けて略平行化して反射することにより、照度分布を均一にすることができる。また、放射照度が高いために光照射距離を伸ばすことができる。そして、光源となるＬＥＤ１７自体が安価に供給されているため、照明装置全体を低コストで作製することができ、光源の消費電力が白熱電球や蛍光灯等と比較して大幅に低いため、ランニングコストも低減できる。具体的には、第１，第２反射部２５，２７による照度、照射距離向上の有効性は、同一照度下において、ＬＥＤ１７は、消費電力がネオン灯の１／６であり、蛍光灯の１／８である。このことは、照明のエネルギ効率を向上させ、ＣＯ2排出削減等の環境問題に及ぼす影響を削減することに寄与することになる。
【００５３】
また、ＬＥＤ１７が低電圧駆動のために、ショックハザード等の設置後のトラブルが起こり難く、さらに、紫外線や赤外線を殆ど含まないために、照射対象物を傷めることがない。
【００５４】
照明ユニット１００は、ＬＥＤ１７の光出射側に第１，第２反射部２５，２７からなる反射鏡を設けているために、ＬＥＤ１７の背面側に設ける場合と比較して、光源ユニットの厚みを薄く構成することができる。これは、ショーケース等の設置スペースの限られた部位へ収納する際に特に有利となる。
【００５５】
なお、ＬＥＤ１７は、多数個を１ユニットとしたアレイ状として発光部２１を構成したが、所望の輝度が得られればＬＥＤが１個の単体構成であってもよい。また、第１反射部２５の放物面鏡２５ａの反射面は、厳密に放物面でなくともよく、例えば双曲線であってもよい。いずれにせよ、放物面に近似した曲面であれば良く、微細な平面鏡が全体として放物面状に形成したものであってもよい。
【００５６】
なお、第２反射部２７の高さの規定は、以下に説明する各実施形態に対して適用することで、より確実に均一な照明光を得ることができる。
【００５７】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る照明ユニットの第２実施形態について説明する。
図１０は反射面をなし地状として構成した照明ユニットの斜視図、図１１は図１０に示した反射鏡部材の断面図、図１２は反射面をなし地状として構成した照明ユニットによる照度分布を表す説明図である。なお、以下の各実施形態において、図１〜図９に示した構成と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施の形態による照明ユニット３００は、第１反射部２５と第２反射部２７の少なくともいずれかの反射面（放物面鏡２５ｂ、平面板鏡２７ｂ）が、なし地状に形成されている。
【００５８】
上記した第１反射部２５と第２反射部２７の反射面（放物面鏡２５ｂ、平面板鏡２７ｂ）に施されるコーティング加工面としては、例えばスパッタリングメッキによる仕上げが挙げられる。スパッタリングメッキの工程は、専用プライマーによるベースコートの塗布、真空中でのアルミ蒸着、アルミ蒸着面へのウレタンクリアーコートからなる。従って、例えば被コーティング面をザラザラな状態に仕上げることにより、スパッタリングメッキ後の発光面がなし地状に形成可能となる。
【００５９】
また、なし地状の反射面は、ツヤ消し又はツヤ有りとすることができる。このツヤ消し又はツヤ有りは、メッキの下塗り液を調製することにより変更できる。
【００６０】
この構成では、図１２に示すように、ＬＥＤ１７から直接的に照射される光成分と、第１反射部２５、第２反射部２７による反射を伴って到達した光成分からなる範囲Ｗ２における光量は、他の領域と比較して、その境界が明瞭に現れている。これは、範囲Ｗ２内に集光されて、かつ光束が略平行光とされ、放射照度が高い状態になっているためである。また、発光面を鏡面で形成した場合と比較して最大照度が若干低下するが、照度が均一となる範囲Ｗが広くなり、一台の照明ユニット３００によって、より広範囲の照明を行うことが可能となる。さらに、平面板鏡２７ｂのＬＥＤ１７の光軸に対する開き角度θを変更することで、光の偏向状態を調整することができる。つまり、開き角度θを大きくして照明範囲を広げたり、開き角度θを小さくして特定位置に集光させることが可能となる。その場合には、第１反射部２５と第２反射部２７とを一体構成とせずに個別に設け、平面板鏡２７ｂの開き角度θを調整自在にした構成とすることが好ましい。
【００６１】
従って、上記の照明ユニット３００によれば、多色混合方式によるＬＥＤ１７を光源とした照明ユニット３００であって、ＬＥＤ１７の発光面が焦点位置となる放物面からなる第１反射部２５と、第１反射部２５のさらに光出射側に、ＬＥＤ１７を挟んで、平行に一対配列された平板状の反射面（平面板鏡２７ｂ）を有する第２反射部２７とを備え、第１反射部２５と第２反射部２７の反射面をなし地状に形成したので、このなし地状の反射面によって反射された光は、巨視的に見れば鏡面反射となるが、微視的に見れば図１１の矢印４３に示すように拡散して反射され、その結果、分散して色分離された異なる周波数（波長）成分の光が混合される。即ち、分離された例えば青色光と黄色光とが白色光に混合される。この結果、高効率でＬＥＤの光を集光させると共に、近接して照明する場合であっても照射領域内に色ムラ及び影を生じさせることなく均質な照明光を得ることができ、照明光の品質をさらに向上させることができる。
【００６２】
また、高効率でＬＥＤ１７の出射光を拡散させるので、複数のＬＥＤ１７の各素子を、素子自体の発光波長の個体差が小さいものを揃える必要性が軽減できる。鏡面反射による照明ユニットの場合は、個々のＬＥＤ１７からの出射光が、そのまま照明光として利用され、照明領域において発光波長の個体差が目立つこととなる。そこで、照明光が局所的に異なる波長成分となる色ムラの発生を避けるため、発光波長が均一に揃ったＬＥＤ素子を用いる必要がある。しかし、上記のように反射面をなし地状にすることで、鏡面反射から拡散反射となり、ＬＥＤ１７の発光波長がばらついていても、拡散されて照明光となるために、局所的な色ムラが軽減され、発光波長のバラツキが目立たなくなる。これにより、反射面をなし地状にすることが、光源として用いるＬＥＤ素子の発光特性を厳格に選定する必要をなくし、安価なＬＥＤ素子の利用を可能とし、照明装置のコストを低減させることができる。また、ＬＥＤ素子製造プロセスにおいては、どうしても発光波長の個体差が大きいＬＥＤ素子が生産されるが、これらのＬＥＤ素子を無駄にすることなく有効に活用することができる。そのため、ＬＥＤの製造工程においても本発明の照明ユニットを用いることの利益が享受される。
【００６３】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る照明ユニットの第３実施形態について説明する。
本実施形態においては、広範囲の照明を行うための構成としている。
図１３は本実施形態に係る照明ユニットと、この照明ユニットによる照度分布を表す説明図である。
【００６４】
本実施形態の照明ユニット４００は、前述の第１実施形態に示した照明ユニット１００を組み合わせて複数個、並列に配置してアレイ状に構成している。各照明ユニット１００の配置間隔は、隣接する照明ユニット１００からの照射光の強度を合わせた全照度分布（図中一点鎖線で示す）が平坦となるように設定される。
この構成によれば、照明ユニットを複数アレイ化することで、照度が均一となる範囲を拡大することができ、照明する領域を、照度の低下を生じさせることなく広げることができる。なお、照明ユニット１００は、第２実施形態の照明ユニット３００であってもよく、さらに、照明ユニット１００と照明ユニット３００とを組み合わせた構成にすることでもよい。これにより、照明光の強度と均一性とを適切に調整することができる。
【００６５】
（第４実施形態）
次に、本発明に係る照明ユニットの第４実施形態について説明する。
本実施形態においては、照明ユニットを円環状に構成している。
図１４に円環状の照明ユニットの断面図（ａ）、下面図（ｂ）を示した。
本実施形態の照明ユニット５００は、円環状或いは円板状等に形成された配線基板１９上に複数（本実施形態では１２個）のＬＥＤ１７が円周方向に沿って配設されており、第１反射部２５が、各ＬＥＤ１７に対応した数だけそれぞれ個別に配設されている。また、第２反射部２７が第１反射部２５のさらに光出射側に、内周側と外周側との円環状に形成されて第１反射部２５を覆って一体に連続して形成されている。
【００６６】
本構成の照明ユニット５００によれば、全体が円環形状に形成されているために、照度が均一となる範囲が円環状に現れ、照明ユニット５００のサイズが小さくても、広い範囲にわたって均一な照度を得ることができる。また、この場合の反射面に対しても、なし地状にすることで拡散性を向上した構成にすることができる。さらに、この照明ユニット５００を直径サイズの異なるもの同士を組み合わせることで、同心円状に複数の照明ユニットを配列することもでき、小型でありながら広い範囲にわたって均一な照度が得られる構成にできる。
【００６７】
（第５実施形態）
次に、本発明に係る照明ユニットの第３実施形態について説明する。
図１５は発光ダイオードが２列配列された照明ユニットの平面視を（ａ）、そのＢ−Ｂ断面を（ｂ）に表した説明図である。
本実施の形態による照明ユニット６００は、図１５（ａ）に示すように、複数のＬＥＤ１７が複数列状（図例では２列）に配列される。第１反射部２５は、それぞれのＬＥＤ１７に応じて設けられ、各列の配置が第１反射部２５の配置ピッチの１／２だけ列方向へずらされた千鳥状に配列されている。ここで、図１５（ｂ）に示すように、これらＬＥＤ１７及び第１反射部２５の隣接する列Ｌ１、Ｌ２同士は、第１反射部２５が互いに最近接あるいは近接する位置になるよう配置され、また、互いに光出射方向に対して段差Ｇを有して配設されている。
そして、第２反射部２７が複数の発光ダイオード列の並び方向両外側で、発光ダイオード列内における発光ダイオードの並び方向に対して平行に一対配列されている。
【００６８】
このように構成された照明ユニット６００によれば、各列間が互いに近接しているため、陰影５１が縮小されることになり、また、隣接する一方のＬＥＤ１７の段差（光出射方向の反対側へ引っ込む方向の段差）Ｇによっても陰影５１が縮小されることになる。即ち、図７に示した頂角（点４９）を挟む一方の辺部である境界線（例えば第１の境界線４５）がＬＥＤ１７側（図７の下側）へと平行移動され、第２反射部２７の表面に形成される第１の境界線４５と第２の境界線４７とに挟まれる略三角形状の陰影５１が縮小されることになる。これにより、陰影５１が一層小さくなり、照明光の色ムラや影の発生がさらに抑制されることとなる。
【００６９】
また、照明ユニット６００は、図１６に示すように、２つのものを連結して照明ユニット６００Ａとして構成してもよい。
図１６は図１５に示した照明ユニットを並列させて用いた変形例の平面視を（ａ）、そのＣ−Ｃ断面を（ｂ）に表した説明図である。
この場合、連結部分の第２反射部２７は除去し、第２反射部２７は全体を挟む外側に一対のもののみを残す構成とする。
【００７０】
さらに、本実施の形態による照明ユニット６００は、図１７に示すように、ＬＥＤ１７が３列に配列に配列されるものであってもよい。
図１７は発光ダイオードが３列配列された照明ユニットの平面視を（ａ）、そのＤ−Ｄ断面を（ｂ）に表した説明図である。この場合、中央に配列される列Ｌ２が段差Ｇ分低く配置され、両側の列Ｌ１、Ｌ３は高く配置される。このような構成によっても、上記と同様の作用により陰影５１が縮小されることになり、照明光の色ムラや影５１ａの発生を抑制することができる。なお、ＬＥＤ１７の段差Ｇは、隣接する発光ダイオード列が違いに段差を有していればよいので、各列間における凹凸を凸凹として、出っ張りと引っ込みとが逆になった構成としても構わない。また、発光ダイオード列は、発光ダイオード列の並び方向と同程度の長さにして、第２反射部２７が略正方形の枠状になった構成としてもよい。
【００７１】
また、本実施形態によるＬＥＤが複数列状となった構成を、それぞれ前述の図１３に示すアレイ状、図１４に示す円環状に複数配列させて構成することもでき、その場合には、照明光量を大きく稼ぐことができる。さらに、他の複数の発光ダイオードの配列態様を図１８に示した。この場合の照明ユニット６００Ｃは、環状の第２反射部２７の内側に第１反射部２５を複数、千鳥状に配置している。この場合も発光ダイオード１７は、隣接する同士間で互いに光出射方向に対して段差を有している。また、図では六角形枠状の第２反射部２７を形成しているが、これに限らず任意の多角形状や円環状であってもよい。
【実施例１】
【００７２】
以下、本発明に係る照明ユニットを用いた照明装置の照明性能を評価した結果を説明する。
上記実施の形態の構成で反射面を鏡面で形成した照明ユニット１００を実施例１とし、上記実施の形態の構成で反射面をなし地状ツヤ有りで形成した照明ユニット３００を実施例２とし、反射面をなし地状ツヤ無しで形成した照明ユニット３００を実施例３とした。また、第１反射部２５、第２反射部２７を備えないＬＥＤ１７のみの照明ユニットを比較例１とした。
【００７３】
また、実施例、比較例に用いた照明ユニットの性状を以下に示す。
・ＬＥＤ数  １６個
・反射鏡部材２３の外形寸法
縦２３．８ｍｍ、横２６４ｍｍ、高さ（Ｈ）１６．２５ｍｍ
【００７４】
また、実施例２、実施例３のなし地状反射面のツヤ有り、ツヤ無しは、メッキの下塗り液を異なるものとすることによって形成した。即ち、実施例２のメッキ下塗り液は、東洋工業塗料株式会社製  Ｋ１７３ＮＰアンダー  を使用し、実施例３のメッキ下塗り液は、株式会社飛翔製  ５００  つや無し２８  を使用した。
【００７５】
この反射面におけるツヤ有り又はツヤ無しの表面性状は、例えばサンドペーパの番号を用いて相当粗さを特定することができる。即ち、実施例２の表面性状のサンドペーパ相当番号Ｎ1は、＃７０≦Ｎ1≦＃１００であり、好ましくは＃８０≦Ｎ1≦＃９０である。また、実施例３のサンドペーパ相当番号Ｎ2は、＃６０≦Ｎ2≦＃１００であり、好ましくは＃７５≦Ｎ2≦＃８５である。
【００７６】
図１９は実施例１の照度特性を表したグラフ、図２０は実施例１の配光特性を表したグラフ、図２１は実施例２の照度特性を表したグラフ、図２２は実施例２の配光特性を表したグラフ、図２３は実施例３の照度特性を表したグラフ、図２４は実施例３の配光特性を表したグラフ、図２５は比較例１の照度特性を表したグラフ、図２６は比較例１の配光特性を表したグラフである。なお、図２０，２２，２４，２６の各グラフにおいて、横軸の角度は、測定器に対し照明ユニット１００の光出射面の中心軸を回転軸として左右対称に９０度回転したときの角度を表記したものである。また、各グラフ中の実線は照明ユニット３００の長手方向に平行な軸を回転軸とし、波線はこの回転軸とは直交する方向の軸を回転軸として計測した結果を表している。
【００７７】
実施例１、実施例２、比較例１、比較例２の表面性状、供給電源、全光束、効率、最大光度、１／２ビーム角、及び評価を表１に示す。
【００７８】
【表１】
2007073306.tif 000003
【００７９】
実施例１は、図１９に示すように、２ｍの照射距離で、照度５０ lxの照射領域が水平距離約０．４ｍで形成された。また、図２０に示すように、−１０〜１０°の配光角度で、５０〜約４００ｃｄの光度が得られたが、照射距離が近い位置では、青色光と黄色光との色分離（色ムラ）や影が認められたが、照射距離が長くなるにつれ、この色ムラや影は消失した。
【００８０】
実施例２は、図２１に示すように、２ｍの照射距離で、照度１０ lxの照射領域が水平距離約０．８ｍで形成された。また、図２２に示すように、−３０〜３０°の配光角度で、２０〜約５０ｃｄの均質な光度が得られ、青色光と黄色光との色分離は認められなかった。
【００８１】
実施例３は、図２３に示すように、２ｍの照射距離で、照度１０ lxの照射領域が水平距離約０．８ｍで形成され、その内側に照度２０ lxの照射領域が水平距離０．４ｍで形成された。また、図２４に示すように、−３０〜３０°の配光角度で、２０〜約１００ｃｄの光度が得られ、青色光と黄色光との色分離は認められなかった。
【００８２】
比較例１は、図２５に示すように、１．６ｍの照射距離で、照度５ lxの照射領域が水平距離約０．８ｍで形成されるに止まり、十分な照度が確保できなかった。しかし、図２６に示すように、−９０゜〜９０゜の配向角度で、０〜約１５ｃｄの光度がなだらかに変化する照射領域が形成され、青色光と黄色光との色分離は認められなかった。
【００８３】
従って、第２反射面の高さが規定の範囲に入っている各実施例は、第２反射面を備えない比較例１と比較して、明確な光量分布の均一性が得られることが知見できた。なお、具体的な例示はないが、第２反射面が規定範囲に満たない高さに設定された形態では、依然として光量分布にムラが生じることは確認済みである。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係る照明装置の第１実施形態を示す全体構成図である。
【図２】照明ユニットの側面図（ａ）、下面図（ｂ）である。
【図３】照明ユニットの分解斜視図である。
【図４】図２に示す照明ユニットのＡ−Ａ断面図である。
【図５】照明ユニットによる照度分布を示すグラフである。
【図６】相対分光分布の相対強度と波長との相関を表したグラフである。
【図７】第２反射部の光出射側に突出する高さを表す断面図である。
【図８】図７の高さＨＭに設定された第２反射部を有する照明ユニットによって照射される照射面を表した模式図である。
【図９】（ａ）に本発明、（ｂ），（ｃ）に比較例の照射光を模式的に表した説明図である。
【図１０】反射面をなし地状として構成した照明ユニットの斜視図である。
【図１１】図１０に示した反射鏡部材の断面図である。
【図１２】反射面をなし地状として構成した照明ユニットによる照度分布を表す説明図である。
【図１３】照明ユニットと、この照明ユニットによる照度分布を表す説明図である。
【図１４】円環状の照明ユニットの断面図（ａ）、下面図（ｂ）である。
【図１５】発光ダイオードが２列配列された照明ユニットの平面視を（ａ）、そのＢ−Ｂ断面を（ｂ）に表した説明図である。
【図１６】図１５に示した照明ユニットを並列させて用いた変形例の平面視を（ａ）、そのＣ−Ｃ断面を（ｂ）に表した説明図である。
【図１７】発光ダイオードが３列配列された照明ユニットの平面視を（ａ）、そのＤ−Ｄ断面を（ｂ）に表した説明図である。
【図１８】他の複数の発光ダイオードの配列態様を有する照明ユニットの説明図である。
【図１９】実施例１の照度特性を表したグラフである。
【図２０】実施例１の配光特性を表したグラフである。
【図２１】実施例２の照度特性を表したグラフである。
【図２２】実施例２の配光特性を表したグラフである。
【図２３】実施例３の照度特性を表したグラフである。
【図２４】実施例３の配光特性を表したグラフである。
【図２５】比較例1の照度特性を表したグラフである。
【図２６】比較例1の配光特性を表したグラフである。
【図２７】（ａ），（ｂ）は従来の照明装置の模式図である。
【図２８】従来の照明装置における色分離の状況を表した説明図である。
【符号の説明】
【００８５】
１１  駆動部
１７  ＬＥＤ（発光ダイオード）
２１  発光部
２５  第１反射部
２５ａ  放物面鏡（放物面）
２５ｂ  放物面鏡（なし地）
２７  第２反射部
２７ａ  平面板鏡（平板状の反射面）
２７ｂ  平面版鏡（なし地）
４５  第１の境界線
４７  第２の境界線
５１  陰影
１００，３００，４００，５００，６００，６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃ  照明ユニット
２００  照明装置
Ｇ  段差
ＨＭ  光出射側に突出する高さ
【図１】
2007073306.tif 000004
【図２】
2007073306.tif 000005
【図３】
2007073306.tif 000006
【図４】
2007073306.tif 000007
【図５】
2007073306.tif 000008
【図６】
2007073306.tif 000009
【図７】
2007073306.tif 000010
【図８】
2007073306.tif 000011
【図９】
2007073306.tif 000012
【図１０】
2007073306.tif 000013
【図１１】
2007073306.tif 000014
【図１２】
2007073306.tif 000015
【図１３】
2007073306.tif 000016
【図１４】
2007073306.tif 000017
【図１５】
2007073306.tif 000018
【図１６】
2007073306.tif 000019
【図１７】
2007073306.tif 000020
【図１８】
2007073306.tif 000021
【図１９】
2007073306.tif 000022
【図２０】
2007073306.tif 000023
【図２１】
2007073306.tif 000024
【図２２】
2007073306.tif 000025
【図２３】
2007073306.tif 000026
【図２４】
2007073306.tif 000027
【図２５】
2007073306.tif 000028
【図２６】
2007073306.tif 000029
【図２７】
2007073306.tif 000030
【図２８】
2007073306.tif 000031